CN112081583A - 非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置，该方法包括：根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；本发明综合考虑储层非均质性、缝网参数多尺度支撑和人工裂缝参数差异性对产能的影响；将非均质特性的基质‑缝网‑人工主裂缝作为一个整体耦合起来进行非稳态产量计算研究，进而可以提高非常规储层水平井分段多簇多尺度支撑压裂改造效果。

Description

非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发技术领域，尤其是非常规油气田的开发技术领域，具体涉及一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置。

背景技术

非常规油气资源有着较大的能源占比，勘探开发潜力巨大。非常规储层油气资源是常规油气资源的重要战略接替。非均质性是致密储层的根本特性。水平井分段多簇压裂作为非常规储层油气高效开发的关键技术，通过分段多簇射孔压裂后的多尺度支撑实现储层体积压裂改造。储层体积压裂后形成以基质、缝网和人工主裂缝为代表的气体流动区域，显著提高气体流动能力。在储层改造过程中，由于地应力差异、储层非均质性等以及应力阴影造成的屏蔽作用等，导致每一个射孔簇及裂缝的改造程度不一，压裂过程会加剧储层的非均质性，通过影响改造区域宽度、裂缝渗透率以及裂缝位置进而对产能造成影响，反而制约了非常规储层油气藏的压裂效果和产能的有效提高。

现有技术中，宏观尺度下的多孔介质气体流动通常采用连续介质理论进行描述，由于非常规储层压后的多尺度效应，气体在基质和缝网区的流动能力主要由其表观渗透率体现。对基质系统，目前有关气体流动能力的实验和数值模拟研究通常是将储层处理成均一整体，均没有考虑到非常规储层有机质孔、无机质孔、天然微裂缝多尺度以及非均质性的影响。对缝网系统的做法是将其处理为一个均匀的系统进行表征，主要采用离散裂缝模型、双重介质模型和等效连续介质模型表征缝网，缝网的各流动区域具有相同的渗透率特征，同时缺乏对真实气体在缝网中的流动进行描述。

在实际压裂过程中，由于压裂缝网的多尺度差异化支撑作用，并不是所有缝网区具有相同的流动能力和产能。因此，现有技术中，关于非常规储层的压裂水平井产量还没有全面考虑储层非均质性、缝网参数多尺度支撑和人工裂缝参数差异性对产能的影响；更没有将非均质特性的基质-缝网-人工主裂缝作为一个整体耦合起来进行非稳态产量计算研究。对非常规储层非均质储层基质-缝网-人工主裂缝的耦合流动规律认识不清楚，制约了非常规储层水平井分段多簇多尺度支撑压裂改造效果的进一步提高。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明所提供的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置，综合考虑储层非均质性、缝网参数多尺度支撑和人工裂缝参数差异性对产能的影响；将非均质特性的基质-缝网-人工主裂缝作为一个整体耦合起来进行非稳态产量计算研究，进而可以提高非常规储层水平井分段多簇多尺度支撑压裂改造效果。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，包括：

根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法还包括：根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

一实施例中，所述根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型，包括：

基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

一实施例中，生成所述基质表观渗透率模型的步骤包括：

利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

一实施例中，生成所述网渗透率模型的步骤包括：

利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述缝网渗透率模型。

一实施例中，生成所述基质压降模型的步骤包括：

根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

根据所述附加压降生成基质渗流模型；

利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

一实施例中，所述根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型，包括：

基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

一实施例中，生成所述缝宽楔形模型的步骤包括：

基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法还包括：求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，包括：

利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

利用时间和空间离散原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

根据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

第二方面，本发明提供一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，该装置包括：

基质模型生成单元，用于根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

裂缝模型生成单元，用于根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

产量模型生成单元，用于根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：物理模型生成单元，用于根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

一实施例中，所述基质模型生成单元具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：基质表观渗透率模型生成单元，用于生成所述基质表观渗透率模型，所述基质表观渗透率模型生成单元包括：

有机孔流量方程生成模块，用于利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

无机孔流量方程生成模块，用于根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

基质表观渗透率模型生成模块，用于利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：缝网渗透率模型生成单元，用于生成所述缝网渗透率模型，所述缝网渗透率模型生成单元具体用于利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述缝网渗透率模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：基质压降模型生成单元，用于生成所述基质压降模型，所述基质压降模型生成单元包括：

附加压降生成模块，用于根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

基质渗流模型生成模块，用于根据所述附加压降生成基质渗流模型；

基质压降模型生成模块，用于利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

一实施例中，所述裂缝模型生成单元具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：楔形模型生成单元，用于生成所述缝宽楔形模型，所述楔形模型生成单元具体用于基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：产量模型求解单元，用于求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，所述产量模型求解单元包括：

瞬态模型求解模块，用于利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

时间和裂缝离散模块，用于利用时间和空间离散原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

地层压力计算模块，用于通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

参数计算模块，用于据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

非稳态模型求解模块，用于叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的步骤。

从上述描述可知，本发明实施例所提供的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法及装置，首先根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、无机孔的应力敏感修正参数、有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；接着，根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；最后根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将水平井基质区渗流模型与主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。本发明综合考虑在储层改造过程中由于地应力差异、储层非均质性等以及应力阴影造成的屏蔽作用，以及由此所导致的每一个射孔簇及裂缝的改造程度不一的情况，进而分析改造区域宽度、裂缝渗透率以及裂缝位置对产能造成影响，最终极大地提高非常规储层的压裂效果以及产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的流程示意图一；

图2为本发明的实施例中的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的流程示意图二；

图3为本发明的实施例中非常规储层气藏水平井缝网压裂多尺度支撑产量计算物理模型示意图；

图4为本发明的实施例中步骤100的流程示意图；

图5为本发明的实施例中步骤500的流程示意图；

图6为本发明的实施例中步骤600的流程示意图；

图7为本发明的实施例中步骤700的流程示意图；

图8为本发明的实施例中步骤200的流程示意图；

图9为本发明的实施例中楔形水力主裂缝示意图；

图10为本发明的实施例中生成所述缝宽楔形模型方法的流程示意图；

图11为本发明的实施例中的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的流程示意图三；

图12为本发明的实施例中步骤1100的流程示意图；

图13为本发明的具体应用实例中非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的流程示意图；

图14为本发明的具体应用实例中产量q随时间t任意变化曲线示意图；

图15为本发明的具体应用实例中不同改造区位置处的缝网分形渗透率分布示意图；

图16为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量关系示意图；

图17为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量关系示意图；

图18为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量关系示意图；

图19为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量关系示意图；

图20为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量关系示意图；

图21为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量关系示意图；

图22为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量关系示意图；

图23为本发明的具体应用实例中不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量关系示意图；

图24为本发明的实施例中的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置的结构示意图一；

图25为本发明的实施例中的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置的结构示意图二；

图26为本发明的实施例中的基质表观渗透率模型生成单元的结构示意图；

图27为本发明的实施例中的基质压降模型生成单元的结构示意图；

图28为本发明的实施例中的产量模型求解单元的结构示意图；

图29为本发明的实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的实施例提供一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的具体实施方式，参见图1，该方法具体包括如下内容：

步骤100：根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型。

在非常规储层气压裂水平井生产过程中，气体先从基质流向缝网改造区，再通过改造区流入人工主裂缝，最后由主裂缝流向井筒。针对基质区域，考虑有机孔、无机孔多尺度气相渗流，考虑应力敏感、真实气体效应的影响，建立针对非常规储层的水平井基质区渗流模型；并运用多裂缝宽度分布分形理论，建立起缝网表观渗透率；在此基础上，基于点源压力响应，将缝网表皮考虑为储层改造区产生的附加压降，建立起基质压降模型。

步骤200：根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型。

具体地，基于非常规储层的气藏压裂水平井物理模型，采用空间离散技术，将人工主裂缝离散成若干裂缝单元，考虑不同主裂缝离散段相互干扰、缝内高速非达西流动和缝宽楔形变化特点，建立压裂主裂缝缝内流动模型。

步骤300：根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

由背景技术可知，现有技术中，没有将非均质特性的基质-缝网-人工主裂缝作为一个整体耦合起来进行非稳态产量计算研究，从而导致对非均质储层基质-缝网-人工主裂缝的耦合流动规律认识不清楚，步骤300在实施时，具体为：在定井底流压和裂缝面连续流动条件下，综合考虑缝网非均质和产能非稳态特征，基于镜象反映和压降叠加原理，耦合储层渗流-缝网分形流动、楔形人工裂缝高速非达西流动，建立起针对非常规储层的水平井缝网压裂的水平井产量模型。

从上述描述可知，本发明实施例所提供的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，首先根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、无机孔的应力敏感修正参数、有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；接着，根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；最后根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将水平井基质区渗流模型与主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。本发明全面考虑页岩有机质孔、无机质孔、天然微裂缝多尺度以及非均质性对压裂的影响。以及采用不同的渗透率表征缝网中的各流动区域，同时对真实气体在缝网中的流动进行描述。

一实施例中，参见图2，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法还包括：

步骤400：根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

可以理解的是，步骤100至步骤300均是在步骤400的基础上进行的。非常规气藏储层渗透率极低，往往需要大规模分段体积压裂才能有效开发，非常规气藏压裂水平井物理模型如图3所示。按照从左往右顺序编号，共有N条裂缝；每条裂缝缝长为x_fi，主裂缝渗透率为k_fi，每条裂缝离散为n个单元(近端向远端编号,每个单元长度为Δx)；形成N个缝网区，每个缝网宽度为b_smi；基质渗透率为k_m，裂缝面渗透率为k_0f,i。需要说明的是，压裂水平井物理模型有如下假设：

(1)封闭非常规气藏中央有一口压裂水平井，压后储层存在多段矩形缝网改造区；

(2)压后储层人工主裂缝位于改造区中间，气体为单向流动，非常规储层气由基质垂直于主裂缝流向缝网改造区，再由改造区经人工主裂缝流向井筒；

(3)考虑水平井筒具有无限大导流能力，忽略重力；

(4)所有流动过程均为单相气体渗流；

(5)不考虑储层温度变化。

一实施例中，参见图4，步骤100进一步包括：

步骤101：基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

由于非常规储层基质气体流动通道主要由有机质孔和无机质孔组成。因此，针对有机孔，运用适应所有基本流动状态的修正Hagen-Poiseuille型方程，考虑解吸附和表面扩散效应，建立起非常规储层基质有机孔流量方程；针对无机孔，考虑水膜修正、应力敏感修正、真实气体效应，建立起非常规储层基质无机孔流量方程；在此基础上，基于广义达西定律，建立起基质表观渗透率模型。

非常规储层水平井缝网压裂多尺度支撑后缝网改造区渗透率是一个与主裂缝面距离有关的函数，在改造区距主裂缝面不同位置处有不同的渗透率，近端和远端渗透率有很大差异，因此不能将其当作一个常量研究，故需要建立缝网渗透率模型对其进行表征。

针对基质压降模型，可采用空间离散技术，将人工主裂缝离散为若干个点源，基于封闭边界箱形气藏的点源函数，通过每个点源的叠加可得到压后储层空间任一点的压力分布。

一实施例中，参见图5，生成所述基质表观渗透率模型的步骤包括：

步骤501：利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

针对自由气，基于分形理论导出了考虑气体滑移效应的分形自由气流量方程。气体滑脱效应是低渗透低孔隙度的致密多孔介质中的一个重要现象。传统的达西定律不适用于描述气体滑脱效应流动状态下通过这些紧密多孔介质的气体流动，故基于修改Hagen-Poiseuille方程，建立起适用于所有基本流动状态，即连续流状态、滑移流状态、过渡流状态和自由分子流状态的多孔介质气体体积流量通用方程。

步骤502：根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

可以理解的是，H-P方程是描述不可压缩牛顿流体在层流状态下通过圆形截面的单一毛细管流动的经典物理定律。由于束缚水在地下低渗透多孔介质中客观存在，传统经典H-P方程不能很好地反映实际流动机理。因此，为了量化束缚水对单个毛细管中流动的影响，提出预定假设，以获得理想的解析解。

步骤503：利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

有机孔和无机孔是表征非常规储层基质的独有特征。因此，通过非常规储层多孔介质流量可以处理为有机孔流量和无机孔流量的线性叠加。将非常规储层有机孔考虑解吸附和表面扩散效应、无机孔考虑水膜修正、应力敏感修正、真实气体效应修正，并且将有机孔流量与无机孔流量进行线性叠加。再根据广义达西定律，得到了非常规储层的基质表观渗透率模型。

一实施例中，参见图6，生成所述气藏缝网渗透率模型的步骤包括：

步骤601：利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述气藏缝网渗透率模型。

有上面描述可知，不能将缝网改造区渗透率当作一个常量研究，引入的改造区分形渗透率的具体表达式如下：

式中k_0f为改造区初始位置渗透率，mD；w_f为主裂缝宽度，m；D_f为缝网分形维数，无量纲；θ为扩散指数，无量纲。

式中，θ为扩散指数，也叫分形指数，可用于表征粒子在分形介质中的扩散特征，在这里用于描述缝网裂缝的沟通程度，θ越大，裂缝沟通越不畅，其取值范围在-0.55～0.55，θ＝0时为正常扩散。

一实施例中，参见图7，生成所述基质压降模型的步骤包括：

步骤701：根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

步骤702：根据所述附加压降生成基质渗流模型；

步骤703：利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

一实施例中，参见图8，步骤200进一步包括：

步骤201：基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

首先，参见图9，考虑到水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端逐渐变窄的实际情况，将水力主裂缝处理成缝宽沿缝长方向变化的楔形裂缝。图9中，第k+1条人工裂缝第i离散单元的缝宽w_fk+1,i可表示为：

式中w_fk+1,max为第k+1条人工裂缝跟端宽度，mm；w_fk+1,min为第k+1条人工裂缝尖端宽度，mm。

针对主裂缝缝内高速非达西压降模型，在非常规储层气开采过程中，由于缝网中流量大、过流面积减小，且裂缝渗透率远大于基质渗透率，气体流经裂缝断面时，渗流速度急剧增加，产生高速非达西效应，气体渗流阻力增大，使压裂水平井的流量降低。基于Forchheimer方程，建立非常规储层气藏水平井缝内气体高速非达西流动方程。

另外，在压裂生产过程中，对于支撑剂充填的人工压裂裂缝来说，可视为渗透率相对较高的岩石基质。在地层中的受力状态与岩石相同，与岩石基质相比，压裂裂缝的颗粒较大，形状较为均匀，导致裂缝的渗透率远远高于岩石基质渗透率。因此，当地层流体压力随着时间推移而下降时，裂缝受骨架应力增大而导致渗透率降低的过程与地层岩石的应力敏感性类似，因此采用指数形式来表示裂缝渗透率应力敏感：

式中k_fk+1为考虑应力敏感的第k+1条主裂缝渗透率，m²；

为第k+1条主裂缝初始渗透率，m²；σ为最小水平主应力，MPa；p为目前地层压力，MPa；ε为应力敏感系数，无量纲。

一实施例中，参见图10，生成所述缝宽楔形模型的步骤包括：

步骤1001：基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

一实施例中，参见图11，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法还包括：

步骤1100：求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，进一步地，参见图12，步骤1100进一步包括：

步骤1101：利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

可以理解的是，步骤1000中的水平井产量模型包括步骤1001中的瞬态产量计算模型以及非稳态产量计算模型。具体地：

在某个时刻，利用时间和空间离散原理，在主裂缝面耦合考虑缝网表皮的储层瞬态非线性渗流和楔形主裂缝内高速非达西流动，代入约束条件，采用Gauss-Seidel法求解系统气体瞬态渗流模型。

步骤1102：利用时间和空间原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

步骤1103：通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

步骤1104：根据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

步骤1105：叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

在步骤1002至步骤1005中，由于非常规储层气的开发是一个不稳定渗流的过程，定井底流压生产时，压裂水平井的流量会随着地层压力的降低而逐渐减小，同时随着生产时间的增长，气体密度、偏差因子、体积系数等都会随地层压力而发生变化。为推导压裂水平井非稳态渗流模型，采用时间和空间离散原理，假定一个微小的时间步长，将裂缝离散为许多微小的裂缝单元，每一个裂缝单元在每个时间步长内为稳态生产过程。通过封闭箱形气藏物质平衡方程，即可求得每一个离散时间段下的地层压力，从而得到各个时间段下气体密度、偏差因子、体积系数等特征系数的值，将每一个微小时间段进行叠加，从而实现非稳态流量预测模型求解。

从上述描述可知，本发明实施例所提供的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，全面考虑储层非均质性、缝网参数多尺度支撑和人工裂缝参数差异性对产能的影响；将非均质特性的基质-缝网-人工主裂缝作为一个整体耦合起来进行非稳态产量计算研究。

为进一步地说明本方案，本发明以页岩水平井缝网压裂为例，提供非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的具体应用实例，该具体应用实例具体包括如下内容，参见图13。

S1：建立压裂水平井物理模型。

S2：页岩气藏压裂水平井基质区渗流模型。

进一步地，步骤S2包括：

S21：建立页岩气藏基质表观渗透率模型。

考虑到页岩储层基质气体流动通道主要由有机质孔和无机质孔组成。因此，针对有机孔，运用适应所有基本流动状态的修正Hagen-Poiseuille型方程，考虑解吸附和表面扩散效应，建立起页岩基质有机孔流量方程；针对无机孔，考虑水膜修正、应力敏感修正、真实气体效应，建立起页岩基质无机孔流量方程；在此基础上，基于广义达西定律，建立起页岩基质表观渗透率模型。

针对页岩基质有机孔流量方程有：

(1)自由气

基于分形理论导出了考虑气体滑移效应的分形自由气流量方程。气体滑脱效应是低渗透低孔隙度的致密多孔介质中的一个重要现象。传统的达西定律不适用于描述气体滑脱效应流动状态下通过这些紧密多孔介质的气体流动，因此提出了基于修改Hagen-Poiseuille方程，建立起适用于所有基本流动状态，即连续流状态、滑移流状态、过渡流状态和自由分子流状态的多孔介质气体体积流量通用方程，即，

式中：q_o,f(λ)自由气体流量，m³/s；λ为毛细管直径，m。其中适应所有基本流动状态的Knusen函数f(Kn)为：

在α＝0和

条件下建立了适用于所有基本流动状态的Knudsen数的流量模型。将α＝0和

代入式(2)并且考虑到毛细管的弯曲度，可以得到通过单一迂曲毛细管的气体体积流量。

式中K_n为Knudsen数，可由式(8)确定，无量纲；L_t(λ)为迂曲毛细管长度，m。

其中应用分形理论计算迂曲毛细管长度为：

式中D_T为迂曲度分形维数，无量纲。其中毛细管长度L₀为：

式中λ_max为页岩基质纳米孔最大直径，m；D_fm为页岩基质孔隙分形维数，无量纲；φ为页岩孔隙度，无量纲。页岩基质孔隙分形维数为：

式中d_E为欧几里得维数，无量纲。迂曲度分形维数为：

其中平均迂曲度τ_av为：

根据Knudsen数定义，可知：

Kn＝l/λ (9)

式中λ为毛细管半径，m；l为气体分子的平均自由程，无量纲。

在公式(9)中气体分子的平均自由程为：

然后，运用分形理论公式

将单个气体流量在页岩多孔介质的整个孔径范围(λ_o,min≤λ≤λ_o,max)内积分起来，就可以计算出总体积流量Q_o,f，即，

式中λ_o,min为页岩基质有机孔最小纳米孔直径，nm；λ_o,max为页岩基质有机孔最大纳米孔直径，nm。将分形理论公式代入式(11)可以得到：

对公式(12)进一步化简有：

(2)吸附气

A.气体解吸

对于页岩被吸附的气体，在开发过程中，随着气体解吸，吸附层厚度减小，有效地增加了有机孔隙半径。考虑到真实气体效应的修正Langmuir吸附等温线方程可以描述为：

式中θ为在一定压力下的气体解吸附含量，无量纲；p是当前地层压力，MPa；z为偏差因子，无量纲；p_L是Langmuir压力，MPa。对孔隙直径进行解吸附修正为：

λ_e＝λ-θ·d_m (15)

式中λ_e为考虑一定气体解吸后的孔隙半径，nm；λ为孔隙半径，nm；d_m为气体分子直径，nm。

B.表面扩散

可以理解的是，在页岩气藏开发过程阶中，页岩气温度和压力会逐渐降低，吸附在纳米孔中的气体会解吸，这会增加自由气的输送能力。利用Fick第一个扩散定律来量化吸附气体输运表面扩散机制。在该模型中，假设吸附/解吸过程可以立即达到平衡，以满足Langmuir方程的要求，Fick方程为：

式中J_surface为表面扩散质量流量，kg/(m²·s)；M为气体摩尔质量，g/mol；D_s为表面扩散系数m²/s；C_smax为吸附气体最大吸附浓度mol/m³。根据公式(16)，可以得到：

式中：q_o,a为考虑表面扩散管径为λ时吸附气体流量m³/s。运用分形理论公式

并考虑表面扩散吸附气总体积流量Q_o,a可以通过在页岩多孔介质的整个孔径范围(λ_o,min≤λ≤λ_o,max)内对单个纳米管径气体流量进行积分计算：

进一步化简可得：

另一方面，针对页岩基质无机孔流量方程有：

H-P方程是描述不可压缩牛顿流体在层流状态下通过圆形截面的单一毛细管流动的经典物理定律。由于束缚水在地下低渗透多孔介质中客观存在，传统经典H-P方程不能很好地反映实际流动机理。因此，为了量化束缚水对单个毛细管中流动的影响，提出了以下假设，以获得理想的解析解，即束缚水均匀地附着在毛细管内壁上，束缚水饱和度满足下列方程：

式中V_w、V_p分别是束缚水体积和孔隙体积，m³；δ水膜厚度，m。根据式(20)可以得到：

根据H-P方程和牛顿摩擦定律，毛细管阻力等于稳定平衡状态下的压差。流速会满足：

式中r为到纳米孔中心的距离，m；μ是流体粘度,mPa.s；C是积分常数；Δp是压差。将边界条件r＝λ/2-δ，v＝0，代入式(22)可以得到：

通过对单个毛细管流速的积分出总流量：

式中A为过流面积，m²；再通过分形理论公式

以及将公式(23)中毛细管长度L₀考虑为迂曲毛细管长度L_t(λ)，并在页岩多孔介质孔径范围内(λ_in,min≤λ≤λ_in,max)对单个毛细血管积分得到的无机孔总流量Q_in,o为：

式中λ_in,min为页岩基质无机孔最小纳米孔直径，nm；λ_in,max为页岩基质无机孔最大纳米孔直径，nm。

针对基质应力敏感有：在页岩气降压开发过程中，地层应力逐渐降低，产生应力敏感效应，导致了纳米孔的孔隙度和渗透率会变小。可以得到以下幂律形式方程。

k＝k₀(p_e/p₀)^-s (26)

φ＝φ₀(p_e/p₀)^-q (27)

式中s为渗透系数和q为孔隙系数，可通过不同有效压力下的渗透率和孔隙度实验室实验得到，无量纲；k为有效应力下的渗透率，μm²；k₀为大气压力下的渗透率，μm²；p_e有效应力，MPa；p₀为大气压力，MPa；φ为有效应力下孔隙度，无量纲；φ₀大气压力下的孔隙度，无量纲。对于毛细管纳米管，常压下的毛细管孔径可以用：

式中λ₀在大气压力下纳米孔直径，无量纲。基于式(26)、(27)和(28)应力敏感效应影响的孔隙有效直径可以写成。

λ_e＝λ₀(p_e/p_o)^0.5(q-s) (29)

对于真实气体效应，在页岩气储层具有高压和纳米级孔隙的真实情况下，气体分子相互作用力和气体分子体积不可忽略，应考虑真实气体效应。考虑真实气体效应气体粘度可以利用拟压力和拟温度来表示。

μ_T＝10^-4Λexp[X(10^-3ρ)^Y] (30)

Y＝2.447-0.2224X (33)

式中μ_T为考虑真实气体效应气体粘度，mPa·s；Λ、X和Y为中间变量；ρ天然气密度，kg/m³；M天然气摩尔质量，kg/mol；Z为天然气偏差因子，无量纲；R为天然气体常数，J/(mol·K)；T为地层温度，K；p_r为拟压力，无量纲；T_r为拟温度，无量纲；p_c为临界压力，MPa；T_c为临界温度，K。

另一方面，有机孔和无机孔是表征页岩基质的独有特征。因此，通过页岩多孔介质流量可以处理为有机孔流量和无机孔流量的线性叠加。将页岩有机孔考虑解吸附和表面扩散效应、无机孔考虑水膜修正、应力敏感修正、真实气体效应修正，并且将有机孔流量与无机孔流量进行线性叠加。再根据广义达西定律，得到了页岩基质表观渗透率模型。

A.对有机孔自由气流量和吸附气流量进行应力敏感、解吸附、真实气体效应修正。

(1)修正自由气流量

式中

为对公式(13)进行解吸附、应力敏感和真实气体效应修正自由气流量；

为对公式(13)有机孔毛细管最大管径根据公式(15)和(29)进行解吸附和应力敏感修正后的有机孔毛细管最大管径；μ_T为对公式(13)气体黏度μ根据公式(30)进行真实气体效应修正后的黏度。

其中：

式(39)中等号右端第一项表示根据公式(29)对公式(13)进行有机孔应力敏感修正；第二项表示根据公式(15)对公式(13)进行的解吸附修正。

(2)修正吸附气流量

式中

为对公式(19)进行应力敏感、解吸附和真实气体效应修正吸附气流量。

B.对无机孔流量进行应力敏感、水膜效应、真实气体效应修正。

式中

为对考虑水膜效应的公式(25)进行应力敏感、真实气体效应修正吸附气流量；

为对考虑水膜效应的公式(25)中无机孔毛细管最大管径根据公式(29)进行应力敏感修正后的无机孔毛细管最大管径；μ_T为对公式(25)气体黏度μ根据公式(30)进行真实气体效应修正后的黏度。

其中：

式(38)中等号右端第一项表示根据公式(29)对公式(25)进行有机孔应力敏感修正。

(3)页岩基质总流量

页岩基质不是纯粹的有机孔或者无机孔组成，而是具有一定有机碳含量的页岩多孔介质。因此，将页岩有机孔和无机孔流量按有机碳含量进行加权求和：

式中Q_T为页岩基质总流量，m3/s；α为页岩基质有机碳含量，无量纲。

(4)页岩基质表观渗透率模型

将页岩基质总流量代入广义达西定律公式，则会得到渗透率的表达式：

式中k_m为页岩基质表观渗透率，mD；A₀为页岩过流面积，A₀＝L₀ ²，m²。

S22：建立页岩气藏缝网渗透率模型。

步骤S22在实施时，参见步骤501。

S23：建立基质压降模型。

步骤S23又包括点源压力响应、缝网区渗透率表皮系数处理以及基质渗流模型的建立这三个部分。

针对点源压力响应，如图3所示，采用空间离散技术，将人工主裂缝离散为若干个点源，基于封闭边界箱形气藏的点源函数，通过每个点源的叠加可得到压后储层空间任一点的压力分布。则空间任一点产生的压力响应为：

其中：

式中：p_i为原始地层压力，MPa；p(x,y,z,t)为无限大平面中坐标点(x₀,y₀,z₀)以q(x₀,y₀,z₀,t)定质量流量生产t时间后在坐标点(x,y,z)的瞬时压力，MPa；t为从开始生产时计量的生产时间，ks；a，b，h为气藏的长、宽、高，m；p_sc为标况下压力，MPa；T_sc为标况下的储层温度，K；q(x₀,y₀,z₀,t)为坐标点(x₀,y₀,z₀)定流量生产时的产量，kg/ks；τ为连续生产的持续时间，ks；S₁(x,x₀,τ)，S₂(y,y₀,τ)，S₃(z,z₀,τ)为在x、y、z方向的格林函数；x_f为裂缝缝长x方向位置，m；η_x为x方向的导压系数，m²·MPa/(Pa·s)，η_x＝k_x/φμC_t；η_y为y方向的导压系数，m²·MPa/(Pa·s)，η_y＝k_y/φμC_t；η_z为z方向的导压系数，m²·MPa/(Pa·s)，η_z＝k_z/φμC_t；k_x为储层x方向原始渗透率，m²；k_y为储层y方向原始渗透率，m²；k_z为储层z方向原始渗透率，m²；φ为储层基质孔隙度，无因次；μ为流体粘度，Pa·s；C_t为流体压缩系数，MPa^-1；x_f为封闭边界箱形气藏区域在x方向上的两边界分别位于x＝0和x＝x_f；y_d为封闭边界箱形气藏区域在y方向上的两边界分别位于y＝0和y＝y_d；s为表示计数单位，无量纲；假设压裂水平井中存在N个缝网改造区，每个缝网区离散为2n个单元，则N×2n个离散点源产生压降响应都可用式(46)表示。

针对，缝网区渗透率表皮系数处理有，对于页岩气从基质向缝网改造区渗流的过程，由于缝网改造区渗透率远大于储层基质渗透率，且其主要物性参数随生产的进行而变化，为了建立形式统一的渗流方程，便于模型的求解，借鉴压裂液水锁伤害表皮系数的表征方法，将缝网改造区处理成人工裂缝周围的负表皮因子，即改造区的存在使裂缝附近产生负的附加压降，进而实现基质区和缝网区的耦合，将从而避免基质区域、缝网区域和人工主裂缝三个区域渗流方程的耦合求解，简化渗流方程形式。引入表皮系数来表征裂缝周围压裂液对储层伤害，储层伤害时表皮为正。借鉴该思想，对于页岩压后储层而言，伤害带转化为缝网改造区，改造区表皮系数为负。则改造区距主裂缝面不同位置负表皮计算公式为：

式中S_f为每个离散单元对应的缝网改造区距主裂缝面不同位置的负表皮系数，无量纲；b_s为缝网改造区不同位置距主裂缝面距离，m；Δx为每条主裂缝离散单元的长度，m；

为缝网改造区距主裂缝面不同位置分形渗透率，mD。

将(45)代入(48)中，同时将表皮在w_f/2～b_sm/2范围内积分，得到改造区总表皮系数：

式中S_ft为每个离散单元对应的缝网改造区单边总表皮系数，无量纲；b_sm为缝网改造区宽度，m；由于水平井位于气层中央，裂缝完全穿过储层，气体线性渗流的基本微分方程为：

式中q为流过裂缝单元断面的流量，m³/s；h为储层厚度，m。

将

k_0f以及S_f代入式(46)进行积分，故缝网改造区所产生负的附加压降

为：

式中q_sc为标况下产量，m³/s；Z_sc为标况下偏差因子，无量纲。

对于基质渗流模型有：考虑储层改造区产生的附加压降，将空间任一点M(x_fk+1,j,y_fk+1,j,z_fk+1,j)取到主裂缝面上，可得到N×2n个压力响应方程：

式中N为改造区个数；n为每条主裂缝单翼离散单元数；(x_fk+1,j,y_fk+1,j,z_fk+1,j)为第k+1条主裂缝第j离散单元坐标；p_fk+1,j为第k+1条主裂缝第j离散单元压力，MPa；q_fk,i为第k条主裂缝第i离散单元的流量，m³/s；k_0f,k+1为第k+1条主裂缝对应的初始位置缝网渗透率；S_ftk为第k条主裂缝按照公式(49)计算得到的表皮系数，无量纲。其中，F_ki,(k+1)j(t)表示在t时刻，位置(x_fk,i,y_fk,i,z_fk,i)处离散单元对M(x_fk+1,j,y_fk+1,j,z_fk+1,j)处离散单元的影响，表达式如下：

S3：建立页岩气藏水力主缝流动模型。

具体地，基于页岩气藏压裂水平井物理模型，采用空间离散技术，将人工主裂缝离散成若干裂缝单元，考虑不同主裂缝离散段相互干扰、缝内高速非达西流动和缝宽楔形变化特点，建立了页岩气藏压裂主裂缝缝内流动模型。进一步地，步骤S3还包括：

S31：建立水力裂缝缝宽楔形变化模型。

参见步骤201。

S32：计算主裂缝渗透率。

S33：建立主裂缝缝内高速非达西压降模型。

可以理解的是，在页岩气开采过程中，由于缝网中流量大、过流面积减小，且裂缝渗透率远大于基质渗透率，气体流经裂缝断面时，渗流速度急剧增加，产生高速非达西效应，气体渗流阻力增大，使压裂水平井的流量降低。基于Forchheimer方程，建立页岩气藏水平井缝内气体高速非达西流动方程为：

式中p_fk+1,i为第k+1条裂缝上第i离散单元处的压力，MPa；k_fk+1为第k+1条主裂缝渗透率，m²；β_g,fk+1为第k+1条裂缝内速度系数，m^-1；v_fk+1,i为第k+1条裂缝第i离散单元处的流体速度，m/s。其中β_g,fk的计算公式为：

β_g,fk＝7.644×10¹⁰/k_fk+1 ^1.5 (57)

在式(56)中，总压力梯度(dp_fk+1,i/dx_fk+1,i)实际由两部分构成，第一部分为方程右端第一项的缝内达西流动压降，第二部分为方程右端第二项的缝内高速非达西效应产生的流动压降，将式(56)中的第二项即非达西流动压降用符号p_D,fk,i表示，则有：

其中

式中γ_g为气体相对密度，无量纲；M为天然气分子质量，g/mol；H_fk+1为第k+1条裂缝高度，m；B_g为体积系数，m³/m³。

将式(57)～(61)代入式(56)中计算人工裂缝内高速非达西流动的二次压降损失

S34：建立主裂缝缝内流动模型。

具体地：根据缝内气体高速非达西流动方程，可得第k+1条人工主裂缝第j微元段(点O_fk+1,j)到井筒(点O_fk+1,0)间产生总的压降损失

为：

S4：耦合模型以及求解模型。

具体地，根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将水平井基质区渗流模型与主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型，并求解该模型。进一步地，该模型包括瞬态产量计算模型以及非稳态产量计算模型。

针对瞬态产量计算模型，在某个时刻，利用时间和空间离散原理，在主裂缝面耦合考虑缝网表皮的储层瞬态非线性渗流和楔形主裂缝内高速非达西流动，代入约束条件，采用Gauss-Seidel法求解系统气体瞬态渗流模型。

根据在主裂缝壁面处压力相等流量连续的原则，考虑水平井筒无压降，当定井底流压生产时，各主裂缝与水平井筒相交处的压力相等。

p_fk+1,0＝p_wf (64)

式中p_fk+1,0为第k+1条人工主裂缝与水平井井筒相交处的压力，MPa；p_wf为水平井井筒井底流压，MPa。

考虑气体沿裂缝面非均匀流到主裂缝，再由主裂缝流入井底的流动过程，联立式(52)、(63)、(64)可得生产t时刻第k+1条裂缝第j微元段的页岩气藏基质-缝网-水平井筒耦合流动的瞬态渗流模型：

可以理解的是，页岩气的开发是一个不稳定渗流的过程，定井底流压生产时，压裂水平井的流量会随着地层压力的降低而逐渐减小，同时随着生产时间的增长，气体密度、偏差因子、体积系数等都会随地层压力而发生变化。

为了推导压裂水平井非稳态渗流模型，采用时间和空间离散原理，假定一个微小的时间步长，将裂缝离散为许多微小的裂缝单元，每一个裂缝单元在每个时间步长内为稳态生产过程。通过封闭箱形气藏物质平衡方程，即可求得每一个离散时间段下的地层压力，从而得到各个时间段下气体密度、偏差因子、体积系数等特征系数的值，将每一个微小时间段进行叠加，从而实现非稳态流量预测模型求解。

参见图14，将求解变产量问题转化为定产量问题的基本思想是：在不同时刻以不同产量生产产生的压降，可以转化为每个产量都生产到最后产生的压降与在t时刻一系列产量增量(可为负)加(q_i-q_i-1)(i＝1,2,···,m)在裂缝单元上所产生的压降之和。下面推导页岩气藏物质平衡方程的过程。

页岩气藏基质的体积为：

式中V_t为储层体积，m³；V_m为页岩基质储集空间的体积，m³。；S_wr为含水饱和度，无量纲。页岩气藏中游离气量为：

式中：G_m为游离气在地面标准状况下的体积，m³；B_gi为原始地层压力下页岩气体积系数，m³/m³。页岩气藏中吸附气量为：

式中：G_a为吸附气在地面标准状况下的体积，m³；V_L为Langmuir体积，m³/kg；ρ_s为基质的密度，kg/m³。联立式(66)、(67)和(68)，得到：

随着气井生产的进行，地层压力下降，储层中剩余游离气量为：

页岩气藏剩余的吸附气量：

式中：G_m′为剩余游离气在地面标准状况下的体积，m³；C_m为基质压缩系数，MPa^-1；B_g为当前压力下的气体体积系数，m³/m³。气体在原始条件下的体积系数B_gi为：

式中Z_i为原始地层压力条件下的气体偏差因子，无量纲；T_i为原始地层压力条件下的气气藏温度，K。天然气在开采过程中的体积系数B_g为：

根据物质平衡原理，在地面标准状况下，原始地层压力下的基质中的游离气量、吸附气量之和等于采出气量、当前地层压力下基质中的游离气量、吸附气量之和，即

式中：G_p为页岩气累计产出量，m³。式(74)可写成：

基于在生产时间t＝Δt下的瞬态渗流模型，根据时间离散原理，即可写出t＝mΔt(m＝1,2,3,…,m)下的非稳态流量方程。

通过时间叠加原理，根据公式(76)从而得到压裂水平井的产气量，再将产气量代入公式(75)就可以计算出下一时间的地层压力。

求解模型过程如下：根据模型中采用的离散方法，整个裂缝网络一共有N×2n个离散裂缝单元。对于每一个裂缝单元，均满足式(76)，一共有N×2n个方程。其中每个离散单元流量未知，存在N×2n个未知数，未知数个数与方程个数相等，模型可求解。从而可以得到任意时刻t每个离散裂缝单元的流量，叠加可得压裂水平井气体流量Q：

页岩气藏压裂水平井非稳态流量模型为非线性方程组，可以采用Gauss-Seidel迭代法、辛普森积分法和拟牛顿法求解得到每个离散裂缝单元和每条裂缝的流量分布。具体计算步骤如下：

(1)收集页岩压裂水平井基质区、缝网区、每条主裂缝等相关基本参数；

(2)将人工主裂缝在空间上离散成若干个裂缝单元并编号，确定每个离散单元的平面位置坐标；

(3)计算缝网表皮附加压降，在此基础上得到基质渗流系数矩阵；

(4)计算高速非达西压降，在此基础上得到楔形主裂缝缝内流动系数矩阵；

(5)对时间进行离散，组装某一时刻的基质渗流和主裂缝内流动系数矩阵，用辛普森积分法和Gauss-Seidel迭代法求解得到该时刻下每个离散单元的气体流量；

(6)对下一个时间点，重新计算储层压力和相关物性参数，重复步骤(3)～(6)，得到不同时刻下每个离散裂缝单元的流量。当计算达到预定时间，停止迭代；

(7)将离散裂缝单元进行空间叠加得到每条裂缝及所有裂缝总流量，输出结果，计算结束。

本具体应用实例还提供依据上述方法进行的一计算实例，基于建立的页岩水平井缝网非均质非稳态流量预测模型，选取三个缝网区为例，开展缝网非均质非稳态流量和规律分析，并进一步水平井缝网压裂多尺度支撑非均质产量预测奠定基础。需要指出的是，以往多数学者建立的页岩水平井缝网非稳态流量预测模型都假设各簇裂缝缝网参数均质同一，忽略了由于储层非均质和地应力差异可能导致缝网特征参数非均质。为此，本专利在三个缝网区分别设置3个不同的孔隙分形维数和不同缝网宽度来描述物性非均质，具体参数见表1所示。本专利除特别说明外，所用基本参数均为表1中数据。

表1页岩水平井缝网压裂多尺度支撑产量计算基础参数

下面对缝网分形维数和扩散指数对缝网分形渗透率的影响进行分析，输入基本参数见表2。

表2缝网压裂多尺度支撑分形渗透率计算基本输入参数

由图15可知，A、B、C、D和E组不同改造区位置渗透率分布呈现巨大差异。由式(45)可知，D_f和θ共同对不同位置缝网多尺度支撑分形渗透率产生影响，前者表征多尺度支撑缝网复杂程度，后者表征缝网裂缝连通情况。因此，由于不同位置下缝网多尺度支撑后渗透率呈现很大差异，所以需要充分考虑不同位置缝网渗透率变化对水平井压裂后产量造成的影响。

另一方面，缝网分形维数是表征改造后缝网复杂程度的沟通程度。这里控制其他参数不变，缝网宽度取为8m，研究缝网分形维数对产量的影响。由于水平井各段缝网改造参数各不相同，本专利分别选取三个缝网区域缝网分形维数的两种不同组合，即“D_f＝1.1、1.1、1.1”代表着第1缝网区、第2缝网区和第3缝网区缝网分形维数为1.1、1.1、1.1；即“D_f＝1.8、1.1、1.7”代表着第1缝网区、第2缝网区和第3缝网区缝网分形维数为1.8、1.1、1.7。

(1)缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量影响。

图16是不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量曲线可以看出，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻的日产气量为6.1×10⁴m³/d，而“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻的日产气量为4.2×10⁴m³/d。由此可见均质缝网参数初始时刻是非均质缝网参数的1.45倍。同时，随着时间增加，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合始终要比“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合的日产气量大。从累产气量曲线对比可以看出，生产到第1080天时，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下累产气量为9.1×10⁶m³，而“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下累产气量只有8.6×10⁶m³。由此可见，如果将水平井压裂改造实际上形成的多尺度支撑非均质缝网参数处理成均质缝网参数计算产量时，将会产生巨大的偏差，这也说明了本发明更加符合非常规储层水平井缝网压裂水平井缝网压裂多尺度支撑非均质产量的计算。

(2)缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量影响。

图17是不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量可以看出，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻裂缝1的日产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻的日产气量的3.3倍。并且随着生产时间增加，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合始终要比“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合的裂缝1日产气量大。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下裂缝1累产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下累产气量的2.4倍。

(3)不同缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量影响。

图18是不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量可以看出，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻裂缝2的日产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻的日产气量的0.57倍。并且随着生产时间的增加，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合始终要比“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合的裂缝2日产气量小。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下裂缝2累产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下累产气量的0.41倍。这是因为在一定生产压差下，两边的孔隙分形维数更大即孔隙不均匀程度更大，流动阻力增加，致使流体流向孔隙不均匀程度更小的第2缝网区(流动阻力小)流动。

(4)不同缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量影响。

图19是不同缝网区缝网分形维数组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量可以看出，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻裂缝3的日产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下初始时刻的日产气量的2.6倍。并且随着生产时间增加，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合始终要比“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合的裂缝1日产气量大。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“D_f＝1.1、1.1、1.1”均质缝网区缝网分形维数组合下裂缝3累产气量是“D_f＝1.8、1.1、1.7”非均质缝网区缝网分形维数组合下累产气量的1.86倍。

对于改造区范围，不同缝网宽度是表征改造后缝网非均质特征参数。这里控制其他参数不变，缝网分形维数取为1.1，研究缝网宽度对压裂水平井产量的影响。由于水平井各段缝网改造参数各不相同，本专利分别选取三个缝网区域缝网宽度的两种不同组合，即“b_sm＝8m、8m、8m”代表着第1缝网区、第2缝网区和第3缝网区缝网宽度为8m,8m,8m；“b_sm＝4m、8m、6m”代表着第1缝网区、第2缝网区和第3缝网区缝网宽度为4m，8m，6m。

(1)不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量影响。

图20是不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量可以看出，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的日产气量为6.1×10⁴m³/d，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的日产气量为4.8×10⁴m³/d，由此可见均质缝网参数初始时刻是非均质缝网参数的1.27倍。并且随着生产时间增加，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合始终要比“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合的日产气量大。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下累产气量为9.1×10⁶m³，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下累产气量只有8.7×10⁶m³。由此可见，如果将水平井压裂改造实际上形成的多尺度支撑非均质缝网参数处理成均质缝网参数计算产量时，将会产生巨大的偏差，这也说明了本发明更加符合非常规储层水平井缝网压裂水平井缝网压裂多尺度支撑非均质产量的计算。

(2)不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量影响。

图21是不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝1日产气量与累产气量影响的计算。从日产气量可以看出，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝1日产气量为2.3×10⁴m³/d，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝1日产气量为0.9×10⁴m³/d，由此可见均质缝网参数初始时刻是非均质缝网参数的1.27倍。并且随着时间推移，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合始终要比“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合的裂缝1日产气量大。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下裂缝1累产气量为3.5×10⁶m³，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下裂缝1累产气量只有1.7×10⁶m³。

(3)不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量影响。

图22不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝2日产气量与累产气量影响的计算结果表明，从日产气量可以看出，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝2日产气量为1.5×10⁴m³/d，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝2日产气量为2.2×10⁴m³/d，由此可见均质缝网参数初始时刻是非均质缝网参数的0.66倍。并且随着时间推移，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合始终要比“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合的裂缝2日产气量小。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下裂缝2累产气量为2.2×10⁶m³，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下裂缝2累产气量达到4.1×10⁶m³。这是因为在一定生产压差下，两边的缝网宽度更小即流动面积更小，致使流体流向缝网宽度更大的第2缝网区(流动面积大)流动。

(4)不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量影响。

图23是不同缝网区缝网宽度组合对页岩压裂水平井裂缝3日产气量与累产气量影响的计算结果。从日产气量可以看出，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝3日产气量为2.3×10⁴m³/d，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下初始时刻的裂缝3日产气量为1.6×10⁴m³/d，由此可见均质缝网参数初始时刻是非均质缝网参数的1.42倍。并且随着生产时间增加，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合始终要比“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合的裂缝3日产气量大。从累产气量可以看出，生产到第1080天时，“b_sm＝8m、8m、8m”均质缝网区缝网宽度组合下裂缝3累产气量为3.5×10⁶m³，而“b_sm＝4m、8m、6m”非均质缝网区缝网宽度组合下裂缝3累产气量只有3.0×10⁶m³。

本具体应用实例充分考虑了页岩储层非均质物性、缝网参数差异性、有机孔考虑解吸附和表面扩散效应、无机孔考虑水膜修正、应力敏感修正、真实气体效应等因素，并考虑缝网分形渗透率特征，建立起页岩气藏压裂水平井基质区渗流模型；充分考虑缝网分形渗透率对缝网不同位置改造程度进行定量表征，将缝网表皮化处理；采用空间离散技术，将人工主裂缝离散成若干裂缝单元，考虑不同主裂缝离散段相互干扰、缝内高速非达西流动和缝宽楔形变化、天然气在裂缝中流动无限导流和非均匀流入特点，建立起页岩气藏压裂主裂缝缝内流动模型；在定井底流压和裂缝面连续流动条件下，综合考虑缝网非均质和产能非稳态特征，基于镜象反映和压降叠加原理，耦合储层渗流-缝网分形流动、楔形人工裂缝高速非达西流动，建立起页岩水平井缝网压裂非均质非稳态产量计算模型。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置解决问题的原理与非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法相似，因此非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置的实施可以参见非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明的实施例提供一种能够实现非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置的具体实施方式，参见图24，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置具体包括如下内容：

基质模型生成单元10，用于根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

裂缝模型生成单元20，用于根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

产量模型生成单元30，用于根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

一实施例中，参见图25，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：物理模型生成单元40，用于根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

一实施例中，所述基质模型生成单元10具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：基质表观渗透率模型生成单元50，用于生成所述基质表观渗透率模型，参见图26，所述基质表观渗透率模型生成单元50包括：

有机孔流量方程生成模块501，用于利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

无机孔流量方程生成模块502，用于根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

基质表观渗透率模型生成模块503，用于利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：缝网渗透率模型生成单元60，用于生成所述缝网渗透率模型，所述缝网渗透率模型生成单元60具体用于利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述缝网渗透率模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：基质压降模型生成单元70，用于生成所述基质压降模型，参见图27，所述基质压降模型生成单元70包括：

附加压降生成模块701，用于根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

基质渗流模型生成模块702，用于根据所述附加压降生成基质渗流模型；

基质压降模型生成模块703，用于利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

一实施例中，所述裂缝模型生成单元20具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：楔形模型生成单元80，用于生成所述缝宽楔形模型，所述楔形模型生成单元80具体用于基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

一实施例中，非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置还包括：产量模型求解单元90，用于求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，参见图28，所述产量模型求解单元90包括：

瞬态模型求解模块901，用于利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

时间和裂缝离散模块902，用于利用时间和空间离散原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

地层压力计算模块903，用于通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

参数计算模块904，用于据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

非稳态模型求解模块905，用于叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

从上述描述可知，本发明实施例所提供的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，首先根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、无机孔的应力敏感修正参数、有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；接着，根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；最后根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将水平井基质区渗流模型与主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。本发明综合考虑在储层改造过程中由于地应力差异、储层非均质性等以及应力阴影造成的屏蔽作用，以及由此所导致的每一个射孔簇及裂缝的改造程度不一的情况，进而分析改造区域宽度、裂缝渗透率以及裂缝位置对产能造成影响，最终极大地提高非常规储层的压裂效果以及产能。

上述实施例阐明的装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为电子设备，具体的，电子设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中电子设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该程序时实现上述基于前端框架的动态埋点方法的步骤，该步骤包括：

步骤100：根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

步骤200：根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

步骤300：根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

下面参考图29，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备600的结构示意图。

如图29所示，电子设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于前端框架的动态埋点方法。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上该仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，包括：

根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

2.根据权利要求1所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，还包括：根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

3.根据权利要求2所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，所述根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型，包括：

基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

4.根据权利要求3所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，生成所述基质表观渗透率模型的步骤包括：

利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

5.根据权利要求3所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，生成所述缝网渗透率模型的步骤包括：

利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述缝网渗透率模型。

6.根据权利要求3所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，生成所述基质压降模型的步骤包括：

根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

根据所述附加压降生成基质渗流模型；

利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

7.根据权利要求2所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，所述根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型，包括：

基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

8.根据权利要求7所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，生成所述缝宽楔形模型的步骤包括：

基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

9.根据权利要求7所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法，其特征在于，还包括：求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，包括：

利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

利用时间和空间离散原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

根据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

10.一种非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，包括：

基质模型生成单元，用于根据非常规储层的非均质物性参数、缝网参数差异性参数、有机孔的解吸附参数、所述有机孔的表面扩散效应参数、无机孔的水膜修正参数、所述无机孔的应力敏感修正参数、所述有机孔的应力敏感修正参数、真实气体效应修正参数以及缝网分形渗透率特征参数，生成压裂水平井基质区渗流模型；

裂缝模型生成单元，用于根据非常规储层的分形渗透率、缝网表皮化参数、缝宽楔形变化参数、人工主裂缝参数、主裂缝缝内流动参数、天然气在裂缝中的无限导流参数以及非均匀流入参数生成压裂主裂缝缝内流动模型；

产量模型生成单元，用于根据缝网非均质参数、产能非稳态参数，将所述水平井基质区渗流模型与所述主裂缝缝内流动模型进行耦合，以生成水平井产量模型。

11.根据权利要求10所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：物理模型生成单元，用于根据所述非常规储层的基质区、缝网改造区以及井筒区生成压裂水平井物理模型。

12.根据权利要求11所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，所述基质模型生成单元具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的基质表观渗透率模型、缝网渗透率模型以及基质压降模型生成所述压裂水平井基质区渗流模型。

13.根据权利要求12所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：基质表观渗透率模型生成单元，用于生成所述基质表观渗透率模型，所述基质表观渗透率模型生成单元包括：

有机孔流量方程生成模块，用于利用修正Hagen-Poiseuille型方程，根据所述解吸附参数、所述应力敏感修正参数、所述真实气体效应修正参数以及所述表面扩散效应参数生成所述非常规储层气体流动通道中有机孔的基质有机孔流量方程；

无机孔流量方程生成模块，用于根据水膜修正参数、所述应力敏感修正参数以及所述真实气体效应修正参数生成所述非常规储层气体流动通道中无机孔的基质无机孔流量方程；

基质表观渗透率模型生成模块，用于利用广义达西定律，根据所述基质有机孔流量方程以及所述基质无机孔流量方程生成所述基质表观渗透率模型。

14.根据权利要求12所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：缝网渗透率模型生成单元，用于生成所述缝网渗透率模型，所述缝网渗透率模型生成单元具体用于利用多裂缝宽度分布分形方法，根据所述缝网改造区距主裂缝面的距离，生成所述缝网渗透率模型。

15.根据权利要求12所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：基质压降模型生成单元，用于生成所述基质压降模型，所述基质压降模型生成单元包括：

附加压降生成模块，用于根据所述缝网表皮化参数生成所述缝网改造区产生的附加压降；

基质渗流模型生成模块，用于根据所述附加压降生成基质渗流模型；

基质压降模型生成模块，用于利用点源压力响应方法，根据所述基质渗流模型生成所述基质压降模型。

16.根据权利要求11所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，所述裂缝模型生成单元具体用于基于所述压裂水平井物理模型，根据预生成的缝宽楔形模型、主裂缝缝内高速非达西压降模型、主裂缝缝内流动模型以及主裂缝渗透率生成压裂主裂缝缝内流动模型。

17.根据权利要求16所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：楔形模型生成单元，用于生成所述缝宽楔形模型，所述楔形模型生成单元具体用于基于水力主裂缝宽度由井筒到裂缝尖端方向缝宽变化特征，生成所述缝宽楔形模型，所述缝宽楔形模型中缝宽沿缝长方向逐渐变化。

18.根据权利要求16所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算装置，其特征在于，还包括：产量模型求解单元，用于求解所述水平井产量模型，以计算所述非常规储层的产量，所述产量模型求解单元包括：

瞬态模型求解模块，用于利用时间和空间离散原理以及Gauss-Seidel法求解，根据缝网表皮的储层瞬态非线性渗流参数以及缝宽楔形模型内高速非达西流动参数求解所述水平井产量模型中的瞬态产量计算模型；

时间和裂缝离散模块，用于利用时间和空间离散原理，将时间离散为多个时间单元以及裂缝离散为多个裂缝单元；

地层压力计算模块，用于通过封闭箱形气藏物质平衡方程，计算所述裂缝单元单个离散时间段下的地层压力；

参数计算模块，用于据所述地层压力计算所述离散时间段内的气体密度、偏差因子以及体积系数；

非稳态模型求解模块，用于叠加多个离散时间，以求解所述水平井产量模型中的非稳态产量计算模型。

19.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至9任一项所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的步骤。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9任一项所述的非常规储层缝网压裂多尺度支撑产量计算方法的步骤。

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